Определение предварительного состава бетона

Цель работы: рассчитать такое соотношение между используемыми материалами, при котором будет гарантирована прочность бетона, необходимая подвижность бетонной смеси и экономичность бетона (минимальный расход цемента).

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Предварительный состав бетона рассчитывают на основании,составленного для конструкций конкретной номенклатуры

Задание должно содержать:

а) нормируемые показатели качества бетона в соответствии с техническими требованиями стандартов;

б) показатели качества бетонной смеси, принимаемые по технической документации, разработанной в соответствии с действующими стандартами, нормами и правилами.

Тяжелые бетоны должны иметь заданные показатели по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости (при необходимости), которые указываются в рабочих чертежах.

Бетонные смеси должны характеризоваться такими показателями, как удобоукладываемость, вид и качество исходных материалов, крупность заполнителей. Подвижность (жесткость) бетонной смеси назначают в зависимости от размеров конструкции, густоты армирования, способов укладки и уплотнения (табл. 11).

Бетонная смесь обладает необходимой удобоукладываемостью только при содержании в ней достаточного количества цемента. Уменьшение количества цемента ниже определённых величин повышает опасность расслоения бетонной смеси и может привести к появ­лению в смеси микропустот, снижению прочности и долговечности бетона. Минимальный расход цемента зависит от консистенции бе­тонной смеси и крупности заполнителя. Если при расчете состава бетона окажется, что расход цемента, требуемый из условия полу­чения заданной прочности, ниже значений, указанных в табл. 11, то в расчет принимают минимальный расход цемента.

Таблица 11

Подвижность (жёсткость) бетонной смеси

Конструкции и способ уплотнения	Жёсткость по стандартному техническому вискозиметру, с	Подвижность, см
Сборные железобетонные с немедленной распалубкой, формируемые на виброплощадке или вибронасадкой	30….10 120….40	-
Перекрытия с пустотами, стеновые панели, формуемые в горизонтальном положении на виброплощадках	10…..5 40..….20	1……4
Густоармированные элементы (колонны, ригели, плиты), изготовляемые с применением наружнего или внутреннего вибрирования.	5……3 20.…..10	5……9

Таблица 12

Нормируемый минимальный расход цемента

Смесь	Минимальный расход цемента, кг/м при предельной крупности заполнителя, мм
Особо жёсткая (Ж=20 с)
Жёсткая (Ж=10..20 с)
Малоподвижная(Ж=5…10 с)
Подвижная(ОК=1…10 )
Очень подвижная (ОК=10..16 см)
Литая (ОК>16 см)

Подбор предварительного состава бетона ведут, исходя из следующих условий:

1.Прочность бетона R_б прямопропорциональна активности (марке) цемента R_ц, качеству исходных материалов и зависит от водоцементного отношения. Для подвижных бетонных смесей с В/Ц> 0,4 определяется формулой основного закона прочности бетона:

R_б=А×R_ц×(Ц/В-0,5) , (17)

где А- коэффициент, зависящий от исходных материалов, принимаемый по табл. 13.

Таблица 13

Значения коэффициента А в зависимости от качества исходных материалов для бетона

Материалы для бетона	Значения коэффициента А
Высококачественные	0,65
Рядовые	0,60
Пониженного качества	0,55

Высококачественные материалы: щебень из плотных горных пород высокой прочности, песок оптимальной крупности и портланд­цемент высокой активности без добавок или с минимальным коли­чеством гидравлической добавки, заполнители чистые, фракциони­рованные с оптимальным зерновым составом смеси фракций.

Рядовые материалы: заполнители среднего качества, в том числе гравий, портландцемент средней активности или высокома­рочный шлакопортландцемент.

Материалы пониженного качества: крупный заполнитель низкой прочности, мелкие пески, цементы низкой активности.

2.Свежеуложенный и уплотненный бетон считается абсолютно плотным телом, то есть сумма абсолютных объемов компонентов бе­тона равна 1 м³ (1000 л) готового плотного бетона, если в бето­не нет вовлеченного воздуха:

=1000,(18)

3. Цементно-песчаный раствор в бетоне должен заполнить все пустоты между щебнем (в стандартном рыхлом состоянии) с некото­рой раздвижкой его зерен, что необходимо для получения удобоукладываемой бетонной смеси и требуемой степени связывания зерен заполнителя в единый прочный монолит:

, (19)

где Ц, В, П, Щ - соответственно расходы цемента, воды, песка и

щебня, кг/м³;

ρ_ц, ρ_п, ρ_щ - истинные плотности цемента, песка и щебня, кг/л;

ρ^н_щ - средняя насыпная плотность щебня, кг/л;

П_щ - пустотность щебня (относительная величина);

α - коэффициент раздвижки зерен щебня раствором.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Лабораторный состав бетона определяют расчетно-эксперимен­тальным путем и выражают расходом материалов по массе (кг) на 1 м³ уложенной и уплотненной бетонной смеси. Состав бетона пред­варительно рассчитывают по абсолютным объемам, используя формулы для определения расхода воды, цемента, песка и щебня (гра­вия), выведенные на основании рассмотренных выше зависимостей, а затем уточняют пробными затворениями. До начала расчета долж­но быть проверено качество всех исходных материалов.

Расчет состава ведут в следующем порядке:

1) Определяют из уравнения (20), водоцементное отношение:

В/Ц= , (20)

Значение коэффициента А принимают по таблице 13.

2) Определяют ориентировочный расход воды в зависимости от требуемой подвижности бетонной смеси по графику на рис. 4.

Где наибольшая крупность гравия для кривой 1 - 80 мм; 2- 40 мм; 3 - 20 мм; 4 - 10 мм

3) Определяют расход цемента:

Ц = В : В/Ц,(21)

Если расход цемента окажется ниже допускаемого (таблица 4.1.2), то следует увеличить его до требуемой нормы или ввести тонкомолотую добавку. Добавку обычно применяют в случае, если актив­ность цемента слишком высока для бетона данной марки.

Рис. 4. График водопотребности пластичной бетонной смеси с применением портландцемента, песка средней крупности с водопотребностъю 7%в зависимости от наибольшей крупности гравия.

Примечание: а) необходимо учитывать водопоглощение крупно­го заполнителя, если оно более 0,5%;

б) если применяется мелкий песок с водопотребностъю выше 7%, то расход воды увеличивается на 5 л на каждый процент уве­личения водопотребности;

в) при применении крупного песка с водопотребностью ниже 7%, то расход воды уменьшается на 5 л на каждый процент уменьшения водопотребности;

г) при применении щебня вместо гравия расход воды увеличи­вают на 10 л;

д) при применении пуццолановых цементов расход воды увели­чивают на 15 ... 20 л.

4) Расход щебня (гравия) и песка определяют, решая систему уравнений (22) и (23):

Щ= , (22)

П= , (23)

где Ц, В, П, Щ - соответственно расходы цемента, воды, песка и

щебня, кг/л;

ρ_ц, ρ_п, ρ_щ - истинные плотности цемента, песка, щебня, кг/л;

ρ^н_щ - средняя насыпная плотность щебня, кг/л;

П_щ - пустотность щебня (относительная величина);

α- коэффициент раздвижки зерен, определяемый по табл. 14.

Таблица 14

Значение коэффициента раздвижки зёрен α для пластичных бетонных смесей (Вп = 7%)

Расход цемента, кг/м3	В/Ц
0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
	-	-	1.26	1.32	1.38
	-	1.30	1.36	1.42	-
	1.32	1.38	1.44	-	-
	1.40	1.46	-	-	-

Примечание: 1. При других значениях Ц и В/Ц коэффициент раздвижки зерен α находят методом интерполяции.

2. При использовании мелкого песка с водопотребностью (Вп) более 7% коэффициент уменьшают на 0.03 на каждый процент увеличения водопотребности песка. Если применяется крупный песок с Вп<7%, коэффициент увеличивают на 0.03 на каждый процент уменьшения Вп. Для жестких бетонных смесей при расходе цемента менее 400 кг/м³ α принимают равным 1.05-1.15; в среднем 1.1.

Содержание и оформление отчета по работе

Отчет содержит название и цель работы, задание на подбор состава бетона, характеристику всех исходных материалов и расчет расхода материалов по массе (кг) на 1 м уложенной и уплотненной бетонной смеси.